JP4134740B2 - Lens adjustment method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズの組立調整を行うレンズ調整方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のレンズ組立方法及び装置としては、例えば、特許文献1に記載された発明が知られている。
【0003】
図14は従来の技術におけるレンズ調整システムを示す。この図に示すレンズ調整システムにおいて、光源51から出射した光は、コリメートレンズ52によって平行光に変換された後、鏡筒に固定されたレンズ53,被調整レンズ54に入射する。レンズ54を通過した光は、これらレンズ53、54によって透過型回折格子55上に集光される。回折格子55を透過した光は、広がりながらコリメートレンズ56に入射する。コリメートレンズ56を透過した光は平行光となり、更に集光レンズ57により集光され、該集光レンズ57の瞳面が受像素子(撮像素子)58に受像される。
【0004】
このシステムにおいて、光は透過型回折格子55により回折を起こす。したがって、回折格子55を透過した光は、図15に示すように、0次、±1次、±2次、・・の回折光となる。このとき、回折格子55に角度(回折格子に対する光の入射絞り角)φで絞られながら入射した光は、回折角(出射角度)θの広がりを持つ±1次回折光を生じる。また、±1次光の出射角度θは、よく知られているように、回折格子ピッチpと波長λから、式(1)で与えられる。
【0005】
【数1】
【0006】
したがって、角度θを適宜選択すれば、図15に示すように、±1次回折光の輪郭が互い近づき、0次回折光と+1次回折光、また0次回折光と−1次回折光が重なる。また、これらの重なった光は、集光レンズ56の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が受像素子58に結像される。そして、処理装置59は、受像素子58に受像された干渉縞をもとに、集光レンズ56の瞳面に入射した光の持つ収差を検出する。
【0007】
また、精度よく各収差を検出するには、一般に知られているフリンジスキャン法が好適に用いられる。具体的に、例えばピエゾ素子を利用したピエゾ型移動機構(微動ステージ)60を用いて回折格子55を、該回折格子55の格子方向と直交する方向又は該直交する成分を含む方向に移動すると、干渉領域における光強度が正弦波状に変化する。この場合、光の強度むらに影響されることなく、位相差に基づいて高い精度の収差検出が行える。そして、処理装置59は、回折格子55をピエゾ型移動機構60によって移動(微動)し、干渉領域内に設定されたある基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差をもとに対応する収差を求める。
【0008】
以上のようにして処理装置59で検出された各収差は制御装置61に送られる。そして、制御装置61は、各収差をもとに、移動機構(調整装置)62を駆動し、レンズ保持具63、及び保持されたレンズ54を位置調整する。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−202450号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述する調整方法は、NAが大きい光ディスクのピックアップ対物レンズ等に用いられているが、カメラレンズで用いられるNAが小さいレンズの場合、被調整レンズ54のディセンタに対する収差の変動量が小さいため、高精度な調整を行うことが難しい。また、光ディスクのピックアップでは、軸上の光を用いてデータの読み書きを行うが、カメラでは軸外の光も用いるため、この調整方法では軸外の高画角の光に対して特性を保障することも難しい。更に、レンズ54のディセンタとチルトをあわせた値を収差として検出するため、チルトとディセンタの切り分けが難しい。
【0011】
そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、NAの小さいレンズに対しても高精度で調整することが可能なレンズ調整方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ調整方法は、第1のレンズに対する第2のレンズの位置を調整する方法であって、(a)コリメートされた光を、前記第1のレンズの光軸を含む第1の平面上で前記光軸に対し+ψ1度の傾きを持つ第1の光と、前記光軸に対し−ψ1度の傾きを持つ第2の光と、前記第1の平面と直交し且つ前記光軸を含む第2の平面上で前記光軸に対し+ψ2度の傾きを持つ第3の光と、前記光軸に対し−ψ2度の傾きを持つ第4の光とに分岐させ、前記第1から第4の光を前記第1及び第2のレンズでそれぞれ集光させる工程と、(b)前記集光された4光をそれぞれ回折格子で回折して干渉させる工程と、(c)前記4つの干渉した光から形成された4つの干渉像を受像する工程と、(d)前記受像した4つの干渉像からそれぞれ前記第2のレンズのディセンタに対して感度を持つ収差を検出する工程と、(e)前記光軸を法線とする平面上で前記第2のレンズの位置を変化させた後に前記第2のレンズのディセンタに対して感度を持つ収差を検出する工程と、(f)前記検出結果から前記第2のレンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、(g)前記求めた関係から前記第1の光に対する収差量と前記第2の光に対する収差量が等しくなる位置及び前記第3の光に対する収差量と前記第4の光に対する収差量が等しくなる位置を算出する工程と、(h)前記算出した位置に前記第2のレンズを調整する工程と、を有することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態におけるレンズ調整システムを示すものである。図1において、1は鏡筒に固定された第1のレンズであり、第1のレンズ1の光軸を、レンズ調整システムの光軸(Z軸)とする。
【0014】
このレンズ調整システムにおいて、コヒーレントな平行光を発する光源2から出射した光は、光分岐装置3によって光軸を含む第1の平面上(XZ平面)で光軸に対し+ψ1度の傾きを持つ第1の光と光軸に対し−ψ1度の傾きを持つ第2の光、光軸を含み前記第1の平面と直交する第2の平面上(YZ平面)で光軸に対し+ψ2度の傾きを持つ第3の光と光軸に対し−ψ2度の傾きを持つ第4の光の合わせて4光に分岐される。光分岐装置3は、入射した光を3枚のハーフミラーで4分岐し、更に分岐した光の出射角を全反射ミラーで設定する構成になっている。
【0015】
光分岐装置3で4分岐された光は、前記第1のレンズ1、及び被調整レンズである第2のレンズ4に入射する。第1のレンズ1及び第2のレンズ4を通過した4光は、これらレンズによってそれぞれ回折格子5上に集光される。
【0016】
図2は、回折格子5の形状の一例を示すもので、回折格子5の中心Aにおける法線が光軸とほぼ一致するように位置している。回折格子5を透過した光は、回折を起こす。回折格子に対する光の集光角φ及び波長λに対し、回折格子ピッチpを適当に選択することにより0次回折光と+1次回折光、また0次回折光と−1次回折光が重なる。
【0017】
これらの重なった光は、その中心がほぼ第1の平面上に位置する第1の干渉像観察系6と第2の干渉像観察系7及びその中心がほぼ第2の平面上に位置する第3の干渉像観察系8と第2の干渉像観察系9により観察される。
【0018】
図3は、これら干渉像観察系の構成を示すもので、10は対物レンズ、11は結像レンズ、12はCCDカメラである。回折格子5を透過し回折された光は、対物レンズ10の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が結像レンズ11によりCCDカメラ12の受像素子上に結像される。そして、処理装置13は、受像された干渉縞をもとに収差を検出する。なお検出する収差は、第2のレンズ4のディセンタに対して充分な感度を有する収差のなかの一つの収差、例えば、非点収差あるいはコマ収差である。
【0019】
収差の検出には一般に知られているフリンジスキャン法が好適に用いられる。ピエゾ素子を利用したピエゾ型移動機構(微動ステージ)14を用いて回折格子5を、該回折格子5の格子方向と直交する方向又は該直交する成分を含む方向に、例えば、図2に示す回折格子ではBまたはC方向に移動すると、干渉領域における光強度が正弦波状に変化する。この場合、光の強度むらに影響されることなく、位相差に基づいて高い精度の収差検出が行なえる。そして、処理装置13は、回折格子5をピエゾ型移動機構14によって移動(微動)し、干渉領域内に設定されたある基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差をもとに対応する収差を求める。
【0020】
次に、光軸に対して第2のレンズ4の位置を調整する方法を図4に示す工程フローを用いて説明する。
【0021】
まず、鏡筒に固定された第1のレンズ1を鏡筒保持具15で固定する。次に、第2のレンズ4をレンズ保持具16で保持する。
【0022】
この第2のレンズ4を保持した位置、第1の測定点において光源2を発光させて、処理装置13により収差を検出する。そして、第2のレンズ4を調整装置17によって、直線Y=Xに沿って所定量動かして第2の測定点に移動させ、再び処理装置13により収差を検出する。ここで第2のレンズ4をX方向に動かした場合の第1の干渉像観察系6と第2の干渉像観察系7で測定した2つの収差量の変化を図5に、第3の干渉像観察系8と第4の干渉像観察系9で測定した2つの収差量の変化を図6に示す。
【0023】
第2のレンズ4のX方向の移動に対し、YZ平面上の第3の干渉像観察系8と第4の干渉像観察系9による収差量はほとんど変化しないのに対し、XZ平面上の第1の干渉像観察系6と第2の干渉像観察系7による収差のうちの一方は増加し、他方は減少する。その交点は2つの収差が等しくなる収差対称位置であり、X方向について第1のレンズ1の光軸と第2のレンズ4の光軸が一致している。
【0024】
同様に、第2のレンズ4のY方向の移動に対しては、YZ平面上の第3の干渉像観察系8と第4の干渉像観察系9による収差量は図5のように変動し、その収差対称位置が求まるのに対し、XZ平面上の第1の干渉像観察系6と第2の干渉像観察系7による収差量は、ほとんど変化しない。
【0025】
従って、第2のレンズ4を調整装置17によって、直線Y=Xに沿って動かし収差を測定すると、X、Y方向について図5のようなグラフが描け、それぞれ収差対称位置となる交点を求めることができる。通常、カメラで用いられるレンズあるいはレンズ群の場合、画角の大きい光に対するMTFの劣化が大きく、特性に影響を与える。本調整システムでは、光が光軸に対してψ1度あるいはψ2度の角度を有しているため、軸上の光(入射角0度)に対する場合よりも収差変化量が大きく、高精度で交点を検出できる。
【0026】
あるデジタルカメラで用いられているレンズにおいて、第2のレンズ4を光軸を法線とする平面上で光軸からディセンタさせたときの十字方向非点収差の変化の計算結果を、軸上光(入射角0度)の場合を図7に、軸外光(入射角12度)の場合を図8に示す。第2のレンズ4のディセンタ1μmに対しての収差変化量は、軸上光が0.1mλ以下であるのに対し、軸外光では5.5mλであり、軸外光を用いることにより、より高精度な位置検出ができることがわかる。
【0027】
この交点位置は制御装置18に送られる。そして、制御装置18はこの位置をもとに調整装置17を駆動し、第2のレンズ4をXY平面上で移動させることにより、レンズ4の位置調整を行う。
【0028】
なお、収差対称位置の算出のための収差測定を、第2のレンズ4を移動させ直線Y=X上の2点で行ったが、Y=X上の2点以上の複数点で行うことにより精度が向上することは言うまでもない。
【0029】
以上説明したように、第1の実施の形態によれば、第1のレンズに対し、第2のレンズを調整するため、第1のレンズの光軸を基準の光軸として、(a)レーザ光を、レーザ光線まわりに回転する水晶板に入射する工程と、(b)上記入射した光を水晶板で横変位を受けない第1の光と横変位をうける第2の光に分岐する工程と、(c)上記分岐した2光をハーフミラーで反射し第2のレンズに入射する工程と、(d)上記入射光を第2のレンズ表面で反射させる工程と、(e)上記反射光をPBSで分岐する工程と、(f)上記分岐した光をそれぞれシリンドリカルレンズでラインセンサのライン上に集光する工程と、(g)上記ラインセンサで上記第2のレンズ反射光の位置を検出する工程と、(h)上記検出位置から、第2のレンズのディセンタ量とチルト量を算出する工程と、(g)上記算出量に基づいて第2のレンズを調整する工程とを有する組立調整を行うことにより、NAの小さいレンズに対しても、ディセンタ量を高精度で検出し、調整を行うことができる。
【0030】
(第2の実施の形態)
図9は本発明の第2の実施の形態における組レンズ調整システムを示すもので、図9において図1と同一の機能を持つものは動作も同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【0031】
19はディセンタ(XY)調整とチルト(θxθy)調整機能のついた調整装置であり、制御装置16の指令に基づいて駆動する。20は干渉縞から2種類の収差を検出する処理装置である。
【0032】
次に、本実施の形態によるレンズ調整方法について説明する。第1の実施の形態とほぼ同じフローであるが、検出する収差の数と第2のレンズ4のディセンタ量に加えてチルト量を算出・調整する点が異なっている。
【0033】
本実施の形態では、第2のレンズ4のディセンタに対して十分な感度を有し、かつチルトに対しての感度に差がある2つの収差、例えば、非点収差とコマ収差を処理装置20において検出する。第2のレンズ4を直線Y=Xに沿って所定量動かして、第1の測定点及び第2の測定点において前記2つの収差を検出するとX、Y方向について、図10のようなグラフが描ける。第2のレンズ4にチルトがある場合、非点収差に比べコマ収差の方がチルトに対する感度が大きいため、非点収差とコマ収差でグラフの交点(収差対称位置)にずれが生じる。
【0034】
図11は、第2のレンズ4のチルト量に対する非点収差とコマ収差の交点位置及びそのずれ量を示したものである。非点収差とコマ収差の交点位置ずれ量は第2のレンズ4のチルト量に対して決まった値になるため、このずれ量を測定することにより第2のレンズ4のチルト量を算出することができる。また、同時にチルト量が0の場合の交点位置(=光軸)も算出することができる。このチルト量及び中心位置をもとに、制御装置18は、調整装置19を駆動し、第2のレンズ4のディセンタ及びチルト調整を行う。
【0035】
以上説明したように、第1の実施の形態ではレンズのディセンタ量のみを検出・調整するのに対し、第2の実施の形態によれば、レンズのディセンタに対して感度を有し、かつチルトに対する感度が異なる2つの収差、例えば非点収差とコマ収差について測定を行うことにより、レンズのディセンタ量とチルト量を独立に高精度で検出し、調整することができる。
【0036】
(第3の実施の形態)
図12は本発明の第3の実施の形態におけるレンズ調整システムを示すものである。
【0037】
図12において、31は鏡筒、32は鏡筒に固定された第1のレンズであり、第1のレンズ32の光軸を、レンズ調整システムの光軸(Z軸)とする。
【0038】
このレンズ調整システムにおいて、円偏光の光を発する光源33から出射した光は、その光学軸が前記光線を含む平面上で前記光線と45度の角度をなすように配置された水晶板34により横変位を受けない第1の光と横変位dを受ける第2の光に分岐される。分岐した2光はハーフミラー35により反射され被調整レンズである第2のレンズ36に入射する。第2のレンズ36に入射する第1の光が光軸と一致するように、光源33、水晶板34及びハーフミラー35は位置している。
【0039】
第2のレンズ36の表面で反射した光は、ハーフミラー35を透過し、PBS37に入射する。PBS37は、その反射面がY軸と平行かつ光軸(Z軸)と45°をなすように位置しており、偏光方向がX軸と平行な成分は透過し、Y軸と平行な成分は反射する。PBS37の透過光は光軸を中心とし、ライン方向がY軸と平行な第1のラインセンサ38で検出される。
【0040】
PBS37の反射光は、光軸上の光がPBS37で反射されたときの光線を中心とし、ライン方向がZ軸と平行な第2のラインセンサ39で検出される。PBS37と第1のラインセンサ38の間には、X軸方向に拡がった光を集光する第1のシリンドリカルレンズ40があり、X軸方向にずれたPBS37透過光を第1のラインセンサ38上に集光させる。同様に、PBS37と第2のラインセンサ39の間には、Z軸方向に拡がった光を集光する第2のシリンドリカルレンズ41があり、Z軸方向にずれたPBS37反射光を第2のラインセンサ39上に集光させる。本実施の形態では、光の位置の検出を、2つの光を分離して別々のラインセンサで行うため、高速に行うことができる。
【0041】
次に、光軸に対して第2のレンズ36の位置を調整する方法を図13に示す工程フローを用いて説明する。
【0042】
まず、鏡筒に固定された第1のレンズ32を鏡筒保持具42で固定する。次に、第2のレンズ36をレンズ保持具43で保持する。
【0043】
ここで光源33を発光させ、水晶板34を回転機構44より光線まわりに回転させると、第2の光は第1の光を中心として回転する。従って第2のレンズ36には、光軸上の光(第1の光)と光軸まわりに回転する光(第2の光)の2光が入射する。第2のレンズ36にディセンタとチルトが無い場合、第2のレンズ36からの反射光の位置は、第1の光の反射光である光軸上の1点と第2の光の反射光である光軸を中心とするある半径を持つ円となる。
【0044】
第2のレンズ36にディセンタとチルトがある場合は、第1の光の反射点位置C1が光軸からずれ、第2の光の反射光の軌跡が楕円となるとともにその中心C2も光軸からずれる。第1のラインセンサ38でPBS37の透過光を観測することにより、C1のY座標及び第2の光が描く楕円のY軸方向の楕円径、軸方向を検出し、第2のラインセンサ39でPBS37の反射光を観測することにより、C1のX座標及び第2の光が描く楕円のX軸方向の楕円径及び軸方向を検出する。
【0045】
検出したC1、C2、及び楕円形状の値は、処理装置45に送られ、第2のレンズ36の表面形状から得られる計算値と比較することにより、第2のレンズ36のチルト量とディセンタ量を算出することができる。算出結果は制御装置46に送られ、算出結果に基づき調整装置47を駆動して第2のレンズ36の調整を行う。
【0046】
なお、PBS27と第1の第1のシリンドリカルレンズ40及び第2のシリンドリカルレンズ41の間にそれぞれのシリンドリカルレンズが集光する方向と垂直方向に集光するシリンドリカルレンズを挿入することにより、ラインセンサ上の光が集光され、位置検出制度が向上することは言うまでもない。
【0047】
以上説明したように、第3の実施の形態によれば、回転する水晶板で分岐した2つの光をレンズに照射し、その反射光位置を2つのラインセンサで観測し、解析することにより、レンズのチルト・ディセンタ量を独立で高速で検出し、調整を行うことができる。
【0048】
以上説明したように、本発明によれば、第1のレンズに対する第2のレンズの位置を調整する方法であって(a)コリメートされた光を、前記第1のレンズの光軸を含む第1の平面上で前記光軸に対し+ψ1度の傾きを持つ第1の光と、前記光軸に対し−ψ1度の傾きを持つ第2の光と、前記第1の平面と直交し且つ前記光軸を含む第2の平面上で前記光軸に対し+ψ2度の傾きを持つ第3の光と、前記光軸に対し−ψ2度の傾きを持つ第4の光とに分岐させ、前記第1から第4の光を前記第1及び第2のレンズでそれぞれ集光させる工程と、(b)前記集光された4光をそれぞれ回折格子で回折して干渉させる工程と、(c)前記4つの干渉した光から形成された4つの干渉像を受像する工程と、(d)前記受像した4つの干渉像からそれぞれ前記第2のレンズのディセンタに対して感度を持つ収差を検出する工程と、(e)前記光軸を法線とする平面上で前記第2のレンズの位置を変化させた後に前記第2のレンズのディセンタに対して感度を持つ収差を検出する工程と、(f)前記検出結果から前記第2のレンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、(g)前記求めた関係から前記第1の光に対する収差量と前記第2の光に対する収差量が等しくなる位置及び前記第3の光に対する収差量と前記第4の光に対する収差量が等しくなる位置を算出する工程と、(h)前記算出した位置に前記第2のレンズを調整する工程と、を有する組立調整を行うことにより、NAの小さいレンズに対しても、ディセンタ量を高精度で検出し、調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略図
【図2】第1の実施の形態における回折格子形状の一例を示す図
【図3】第1の実施の形態における干渉像観察系の構成を示す図
【図4】第1の実施の形態における調整フローを示す図
【図5】第1の実施の形態におけるレンズX方向位置変動に対するXZ平面上観察系の収差変動量を示す図
【図6】第1の実施の形態におけるレンズX方向位置変動に対するYZ平面上観察系の収差変動量を示す図
【図7】軸上光(入射角0度)における第2のレンズの位置変動に対する十字方向非点収差変動量の計算結果例を示す図
【図8】軸外光(入射角12度)における第2のレンズの位置変動に対する十字方向非点収差変動量の計算結果例を示す図
【図9】本発明の第2の実施の形態の概略図
【図10】第2の実施の形態におけるチルトがある場合のレンズ位置変動に対する収差変動量を示す図
【図11】第2の実施の形態におけるレンズチルト量に対する非点収差とコマ収差の位置ずれ量を示す図
【図12】本発明の第3の実施の形態の概略図
【図13】第3の実施の形態における調整フローを示す図
【図14】従来のレンズ調整システムの一例を示す概略図
【図15】従来の回折格子での回折を示す図
【符号の説明】
1 第1のレンズ
2 光源
3 光分岐装置
4 第2のレンズ
5 回折格子
6 第1の干渉像観察系
7 第2の干渉像観察系
8 第3の干渉像観察系
9 第4の干渉像観察系
13 1つの収差を検出する処理装置
14 移動機構
15 鏡筒保持具
16 レンズ保持具
17 平行移動機構を有する調整装置
18 制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens adjustment method and apparatus for assembling and adjusting a lens.
[0002]
[Prior art]
As a conventional lens assembling method and apparatus, for example, the invention described in
[0003]
FIG. 14 shows a lens adjustment system in the prior art. In the lens adjustment system shown in this figure, the light emitted from the
[0004]
In this system, light is diffracted by the transmissive diffraction grating 55. Therefore, the light transmitted through the diffraction grating 55 becomes 0th-order, ± 1st-order, ± 2nd-order,... Diffracted light as shown in FIG. At this time, light incident on the diffraction grating 55 while being narrowed at an angle (incidence aperture angle of light with respect to the diffraction grating) φ generates ± first-order diffracted light having a diffraction angle (exit angle) θ. Further, as is well known, the emission angle θ of ± primary light is given by the equation (1) from the diffraction grating pitch p and the wavelength λ.
[0005]
[Expression 1]
[0006]
Accordingly, if the angle θ is appropriately selected, as shown in FIG. 15, the contours of the ± 1st order diffracted light approach each other, and the 0th order diffracted light and the + 1st order diffracted light, and the 0th order diffracted light and the −1st order diffracted light overlap. Further, these overlapping lights form interference fringes on the pupil plane of the
[0007]
Further, in order to detect each aberration with high accuracy, a generally known fringe scanning method is preferably used. Specifically, for example, when the diffraction grating 55 is moved in a direction orthogonal to the grating direction of the diffraction grating 55 or a direction including the orthogonal component using a piezo-type moving mechanism (fine movement stage) 60 using a piezoelectric element, The light intensity in the interference region changes in a sinusoidal shape. In this case, highly accurate aberration detection can be performed based on the phase difference without being affected by unevenness of the light intensity. Then, the
[0008]
Each aberration detected by the
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-202450 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the adjustment method described above is used for a pickup objective lens or the like of an optical disk having a large NA. However, in the case of a lens having a small NA used for a camera lens, the amount of variation in aberration with respect to the decenter of the adjusted
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a lens adjustment method and apparatus capable of adjusting with high accuracy even for a lens having a small NA.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The lens adjustment method of the present invention is a method of adjusting the position of the second lens with respect to the first lens , wherein (a) collimated light is converted into a first plane including the optical axis of the first lens. The first light having an inclination of + ψ1 degree with respect to the optical axis, the second light having an inclination of −ψ1 degree with respect to the optical axis, and the optical axis orthogonal to the first plane and a third light having a second inclination of + .psi.2 degrees to the optical axis on the plane containing diverts into a fourth light having an inclination of -ψ2 degrees to the optical axis, first from the first A step of condensing four light beams by the first and second lenses, (b) a step of diffracting the collected four light beams by a diffraction grating, and (c) the four interference beams. Receiving four interference images formed from the received light, and (d) each of the four interference images received from the received four interference images. Detecting an aberration having sensitivity with respect to the decentering of the lens; and (e) decentering the second lens after changing the position of the second lens on a plane having the optical axis as a normal line. Detecting an aberration having sensitivity to (f), (f) obtaining a relationship of an aberration change with respect to a position change of the second lens from the detection result, and (g) the first relationship from the obtained relationship. (H) calculating the position where the aberration amount for light and the aberration amount for the second light are equal, and the position where the aberration amount for the third light and the aberration amount for the fourth light are equal; Adjusting the second lens at the position.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a lens adjustment system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0014]
In this lens adjustment system, the light emitted from the
[0015]
The light branched into four by the
[0016]
FIG. 2 shows an example of the shape of the
[0017]
The overlapped light has a first interference
[0018]
FIG. 3 shows the configuration of these interference image observation systems. 10 is an objective lens, 11 is an imaging lens, and 12 is a CCD camera. The light diffracted through the
[0019]
A generally known fringe scanning method is preferably used for detecting the aberration. The
[0020]
Next, a method for adjusting the position of the
[0021]
First, the
[0022]
The
[0023]
The amount of aberration by the third interference
[0024]
Similarly, for the movement of the
[0025]
Accordingly, when the
[0026]
In a lens used in a certain digital camera, the calculation result of the change in cross-direction astigmatism when the
[0027]
This intersection position is sent to the
[0028]
Although the aberration measurement for calculating the aberration symmetry position is performed at two points on the straight line Y = X by moving the
[0029]
As described above, according to the first embodiment, in order to adjust the second lens with respect to the first lens, the optical axis of the first lens is used as a reference optical axis. (B) a step of splitting the incident light into a first light that is not subjected to lateral displacement by the quartz plate and a second light that is subjected to lateral displacement. And (c) a step of reflecting the branched two light by a half mirror and entering the second lens, (d) a step of reflecting the incident light on the surface of the second lens, and (e) the reflected light. And (f) condensing the branched light onto the line of the line sensor with a cylindrical lens, and (g) detecting the position of the second lens reflected light with the line sensor. And (h) from the detection position, the second lens The center adjustment and tilt amount are calculated, and (g) the second lens is adjusted based on the calculated amount. Detection and adjustment can be performed with high accuracy.
[0030]
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a combined lens adjustment system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, those having the same functions as those in FIG. 1 have the same operations, and are described with the same reference numerals. Omitted.
[0031]
[0032]
Next, a lens adjustment method according to this embodiment will be described. The flow is almost the same as in the first embodiment, except that the tilt amount is calculated and adjusted in addition to the number of aberrations to be detected and the decenter amount of the
[0033]
In the present embodiment, the
[0034]
FIG. 11 shows the intersection position of astigmatism and coma aberration with respect to the tilt amount of the
[0035]
As described above, in the first embodiment, only the decenter amount of the lens is detected / adjusted, whereas according to the second embodiment, the lens has sensitivity to the decenter of the lens and is tilted. By measuring two aberrations having different sensitivities, for example, astigmatism and coma aberration, the decenter amount and tilt amount of the lens can be independently detected and adjusted with high accuracy.
[0036]
(Third embodiment)
FIG. 12 shows a lens adjustment system according to the third embodiment of the present invention.
[0037]
In FIG. 12,
[0038]
In this lens adjustment system, light emitted from a
[0039]
The light reflected by the surface of the
[0040]
The reflected light of the
[0041]
Next, a method for adjusting the position of the
[0042]
First, the
[0043]
Here, when the
[0044]
When the
[0045]
The detected C1, C2, and elliptical shape values are sent to the
[0046]
In addition, by inserting a cylindrical lens condensing in a direction perpendicular to a direction in which each cylindrical lens condenses between the PBS 27 and the first first
[0047]
As described above, according to the third embodiment, the lens is irradiated with two lights branched by the rotating quartz plate, and the reflected light position is observed and analyzed by the two line sensors. The lens tilt / decenter amount can be detected independently and at high speed for adjustment.
[0048]
As described above, according to the present invention, there is provided a method for adjusting the position of the second lens with respect to the first lens , wherein (a) the collimated light includes the optical axis of the first lens. A first light having an inclination of + ψ1 degree with respect to the optical axis on a plane of the first light, a second light having an inclination of −ψ1 degree with respect to the optical axis, and orthogonal to the first plane and the a third light having an inclination of + .psi.2 degrees to the optical axis on a second plane including the optical axis, is branched into the fourth light having an inclination of -ψ2 degrees to the optical axis, the first A step of condensing each of the first to fourth lights with the first and second lenses, (b) a step of diffracting and interfering with the collected four lights with a diffraction grating, and (c) the above Receiving four interference images formed from the four interfering lights, and (d) each of the four received interference images. Detecting an aberration having sensitivity to decentering of the second lens, and (e) changing the position of the second lens on a plane having the optical axis as a normal line, and then Detecting an aberration having sensitivity with respect to a decenter of the lens, (f) determining a relationship of an aberration change with respect to a position change of the second lens from the detection result, and (g) calculating the relationship from the determined relationship. Calculating a position where the aberration amount for the first light and the aberration amount for the second light are equal, and a position where the aberration amount for the third light and the aberration amount for the fourth light are equal; ) By adjusting the second lens to the calculated position, it is possible to detect and adjust the decenter amount with high accuracy even for a lens having a small NA. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of a diffraction grating shape in the first embodiment. FIG. 3 is an interference image observation system in the first embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an adjustment flow in the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing an aberration fluctuation amount of the observation system on the XZ plane with respect to a lens X direction position fluctuation in the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing an aberration variation amount of the observation system on the YZ plane with respect to a lens X-direction position variation in the first embodiment. FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of a calculation result of a variation amount of astigmatism in a cross direction with respect to the angle. FIG. FIG. 9 is a schematic diagram of the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing aberration fluctuation amount with respect to lens position fluctuation when there is a tilt in the second embodiment. FIG. 11 is a diagram showing positional deviation amounts of astigmatism and coma aberration with respect to the lens tilt amount in the second embodiment. 12 is a schematic diagram of a third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing an adjustment flow in the third embodiment. FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of a conventional lens adjustment system. Diagram showing diffraction by conventional diffraction grating 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF
Claims (4)
(a)コリメートされた光を、前記第1のレンズの光軸を含む第1の平面上で前記光軸に対し+ψ1度の傾きを持つ第1の光と、前記光軸に対し−ψ1度の傾きを持つ第2の光と、前記第1の平面と直交し且つ前記光軸を含む第2の平面上で前記光軸に対し+ψ2度の傾きを持つ第3の光と、前記光軸に対し−ψ2度の傾きを持つ第4の光とに分岐させ、前記第1から第4の光を前記第1及び第2のレンズでそれぞれ集光させる工程と、
(b)前記集光された4光をそれぞれ回折格子で回折させて干渉させる工程と、
(c)前記4つの干渉した光から形成された4つの干渉像を受像する工程と、
(d)前記受像した4つの干渉像からそれぞれ前記第2のレンズのディセンタに対して感度を持つ収差を検出する工程と、
(e)前記光軸を法線とする平面上で前記第2のレンズの位置を変化させた後に前記第2のレンズのディセンタに対して感度を持つ収差を検出する工程と、
(f)前記検出結果から前記第2のレンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、
(g)前記求めた関係から前記第1の光に対する収差量と前記第2の光に対する収差量が等しくなる位置及び前記第3の光に対する収差量と前記第4の光に対する収差量が等しくなる位置を算出する工程と、
(h)前記算出した位置に前記第2のレンズを調整する工程と、
を有することを特徴とするレンズ調整方法。A method for adjusting the position of a second lens relative to a first lens, comprising:
(A) The collimated light is divided into first light having an inclination of + ψ1 degree with respect to the optical axis on a first plane including the optical axis of the first lens, and −ψ1 degree with respect to the optical axis. A second light having an inclination of λ, a third light having an inclination of + ψ2 degrees with respect to the optical axis on a second plane orthogonal to the first plane and including the optical axis, and the optical axis a step of respectively condensing the fourth is branched into the light, from said first said fourth light first and second lens having a slope of -ψ2 degrees with respect to,
(B) diffracting each of the collected four lights with a diffraction grating and causing them to interfere with each other;
(C) receiving four interference images formed from the four interfering lights;
(D) detecting an aberration having sensitivity to the decenter of the second lens from the received four interference images;
(E) detecting an aberration having sensitivity to decentering of the second lens after changing the position of the second lens on a plane having the optical axis as a normal line;
(F) obtaining a relationship of aberration change with respect to position change of the second lens from the detection result;
(G) From the obtained relationship, the position where the aberration amount for the first light and the aberration amount for the second light are equal, and the aberration amount for the third light and the aberration amount for the fourth light are equal. Calculating a position;
(H) adjusting the second lens to the calculated position;
A lens adjustment method comprising:
コリメートされた光を出射する光源と、
コリメートされた光を、前記光の光軸を含む第1の平面上で前記光軸に対し±ψ1度の傾きを持つ第1及び第2の光と、前記第1の平面と直交し且つ前記光軸を含む第2の平面上で前記光軸に対し±ψ2度の傾きを持つ第3及び第4の光とに分岐させる装置と、
前記光軸を法線とする平面上で前記第2のレンズの位置を調整する調整装置と、
前記第1及び第2のレンズで集光された光を回折させて干渉させる回折格子と、
前記回折格子により形成された4つの干渉像を観察する干渉像観察系と、
前記4つの干渉像を処理して前記第2のレンズのディセンタに対して感度を有する収差を検出する処理装置と、
前記検出収差から前記第2のレンズの位置変化に対する収差変化の関係を求め、前記求めた関係から前記第1の光に対する収差量と前記第2の光に対する収差量が等しくなる位置及び前記第3の光に対する収差量と前記第4の光に対する収差量が等しくなる位置への調整量を算出し、算出した調整量に基づいて前記調整装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とするレンズ調整装置。An apparatus for adjusting the position of a second lens with respect to a first lens,
A light source that emits collimated light;
Collimated light is divided into first and second light having an inclination of ± ψ1 degrees with respect to the optical axis on a first plane including the optical axis of the light, and orthogonal to the first plane and the a device for splitting the third and fourth light having an inclination of ± .psi.2 degrees to the optical axis on a second plane including the optical axis,
An adjusting device for adjusting the position of the second lens on a plane having the optical axis as a normal line;
A diffraction grating that diffracts and interferes with the light collected by the first and second lenses;
An interference image observation system for observing four interference images formed by the diffraction grating;
A processing device that processes the four interference images and detects an aberration having sensitivity to decentering of the second lens;
From the detected aberration, the relationship of the aberration change with respect to the position change of the second lens is obtained, and from the obtained relationship, the aberration amount for the first light and the aberration amount for the second light are equal and the third A control device that calculates an adjustment amount to a position where the aberration amount with respect to the fourth light and the aberration amount with respect to the fourth light are equal, and controls the adjustment device based on the calculated adjustment amount;
A lens adjusting device comprising:
(a)コリメートされた光を、前記第1のレンズの光軸を含む第1の平面上で前記光軸に対し+ψ1度の傾きを持つ第1の光と、前記光軸に対し−ψ1度の傾きを持つ第2の光と、前記第1の平面と直交し且つ前記光軸を含む第2の平面上で前記光軸に対し+ψ2度の傾きを持つ第3の光と、前記光軸に対し−ψ2度の傾きを持つ第4の光と、に分岐させ、前記第1から第4の光を前記第1及び第2のレンズでそれぞれ集光させる工程と、
(b)前記集光された4光をそれぞれ回折格子で回折させて干渉させる工程と、
(c)前記4つの干渉した光から形成された4つの干渉像を受像する工程と、
(d)前記受像した4つの干渉像からそれぞれ前記第2のレンズのディセンタに対して感度を有する第1及び第2の収差を検出する工程と、
(e)前記光軸を法線とする平面上で前記第2のレンズの位置を変化させた後に前記第2のレンズのディセンタに対して感度を有する第1及び第2の収差を検出する工程と、
(f)前記検出結果から前記第2のレンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、
(g)前記求めた関係から前記第1の光に対する収差量と前記第2の光に対する収差量が等しくなる位置及び前記第3の光に対する収差量と前記第4の光に対する収差量が等しくなる位置をそれぞれ前記第1及び第2の収差について算出する工程と、
(h)前記算出した第1の収差の位置と第2の収差の位置のずれ量から前記第2のレンズのディセンタ量及びチルト量を算出する工程と、
(i)前記算出したディセンタ量及びチルト量に基づいて前記第2のレンズを調整する工程と、
を有することを特徴とするレンズ調整方法。A method for adjusting the position of a second lens relative to a first lens, comprising:
(A) The collimated light is divided into first light having an inclination of + ψ1 degree with respect to the optical axis on a first plane including the optical axis of the first lens, and −ψ1 degree with respect to the optical axis. A second light having an inclination of λ, a third light having an inclination of + ψ2 degrees with respect to the optical axis on a second plane orthogonal to the first plane and including the optical axis, and the optical axis a fourth light having an inclination of -ψ2 degrees with respect, to binary Toki, a step of respectively focusing in the from first said fourth light first and second lenses,
(B) diffracting each of the collected four lights with a diffraction grating and causing them to interfere with each other;
(C) receiving four interference images formed from the four interfering lights;
(D) detecting first and second aberrations having sensitivity to decentering of the second lens from the received four interference images,
(E) a step of detecting first and second aberrations having sensitivity to decentering of the second lens after changing the position of the second lens on a plane having the optical axis as a normal line; When,
(F) obtaining a relationship of aberration change with respect to position change of the second lens from the detection result;
(G) From the obtained relationship, the position where the aberration amount for the first light and the aberration amount for the second light are equal, and the aberration amount for the third light and the aberration amount for the fourth light are equal. Calculating a position for each of the first and second aberrations, respectively;
(H) calculating a decenter amount and a tilt amount of the second lens from the calculated shift amount of the first aberration position and the second aberration position;
(I) adjusting the second lens based on the calculated decenter amount and tilt amount;
A lens adjustment method comprising:
コリメートされた光を出射する光源と、
コリメートされた光を、前記光の光軸を含む第1の平面上で前記光軸に対し±ψ1度の傾きを持つ第1及び第2の光と、前記第1の平面と直交し且つ前記光軸を含む第2の平面上で前記光軸に対し±ψ2度の傾きを持つ第3及び第4の光とに分岐させる装置と、
前記光軸を法線とする平面上で前記第2のレンズの位置を直交する2軸方向及び前記2軸周りの回転方向に調整する調整装置と、
前記第1及び第2のレンズで集光された光を回折させて干渉させる回折格子と、
前記回折格子により形成された4つの干渉像を観察する干渉像観察系と、
前記4つの干渉像を処理して前記第2のレンズのディセンタに対して感度を有する収差を少なくとも2つ検出する処理装置と、
前記検出された2つの収差から前記第2のレンズの位置変化に対する収差変化の関係を求め、前記求めた関係から前記第1の光に対する収差量と前記第2の光に対する収差量が等しくなる位置及び前記第3の光に対する収差量と前記第4の光に対する収差量が等しくなる位置を算出し、前記算出した2つの収差の位置のずれ量から前記第2のレンズのディセンタ量及びチルト量を算出し、前記算出したディセンタ量及びチルト量に基づいて調整量を算出し、算出された調整量に基づいて前記調整装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とするレンズ調整装置。An apparatus for adjusting the position of a second lens with respect to a first lens,
A light source that emits collimated light;
Collimated light is divided into first and second light having an inclination of ± ψ1 degrees with respect to the optical axis on a first plane including the optical axis of the light, and orthogonal to the first plane and the a device for splitting the third and fourth light having an inclination of ± .psi.2 degrees to the optical axis on a second plane including the optical axis,
An adjusting device that adjusts the position of the second lens on a plane that is normal to the optical axis in a biaxial direction orthogonal to the rotation direction and the rotational direction around the two axes;
A diffraction grating that diffracts and interferes with the light collected by the first and second lenses;
An interference image observation system for observing four interference images formed by the diffraction grating;
A processing device that processes the four interference images and detects at least two aberrations having sensitivity to decentering of the second lens;
From the two detected aberrations, the relationship of the aberration change with respect to the position change of the second lens is obtained, and the aberration amount for the first light is equal to the aberration amount for the second light from the obtained relationship. Then, a position where the aberration amount for the third light and the aberration amount for the fourth light are equal is calculated, and the decenter amount and tilt amount of the second lens are calculated from the calculated shift amount of the two aberration positions. A control device that calculates, calculates an adjustment amount based on the calculated decenter amount and tilt amount, and controls the adjustment device based on the calculated adjustment amount;
A lens adjusting device comprising:
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